Naturwissenschaften, Teil Chemie

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1 Die Prüfung Naturwissenschaften dauert insgesamt 4 Stunden Sie umfasst die drei gleichwertigen Teile Biologie, Chemie und Physik à je 80 Minuten: Kand.-Nr.: Note: Name, Vorname Für die Korrigierenden Korrigierender:.. Punktemaximum: 90 Punkte Erreichte Punktzahl:. Note Teil Chemie:. Verfasser: M. Suter, G. Rutz Zeit: 80 Minuten (von total 4 Stunden) Hilfsmittel: Taschenrechner und Formelsammlungen gemäss Weisungen Hinweise: 1. Die Antworten sind direkt auf die Aufgabenblätter zu schreiben. 2. Bitte lösen Sie keine einzelnen A4-Seiten aus dem Aufgabenkatalog heraus 3. Fassen Sie sich kurz, aber präzise. Überflüssiges beansprucht nur wertvolle Zeit! 4. Unleserliches wird nicht korrigiert und demzufolge auch nicht bewertet. 5. Die erreichbaren Punktzahlen sind bei allen Aufgaben angegeben. 6. Zur Erreichung der Note 6 müssen nicht alle Aufgeben vollständig gelöst werden. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg! Seite 1 von 12

2 1. 7 P Definieren Sie folgende Begriffe eindeutig. Formulieren Sie analog wie am Beispiel der Definition für ein Automobil gezeigt: Ein Automobil ist ein fahrbarer Gegenstand, welcher durch eine eingebaute Kraftmaschine angetrieben wird : a) Reinstoff b) Emulsion c) Sublimation d) Zentrifugation e) Verbindung f) Chemischer Vorgang Seite 2 von 12

3 2. a) Glasstaub und Kochsalz werden im Mörser miteinander gemischt und zerrieben, bis ein pulverförmiges Gemisch vorliegt, das von Auge absolut gleichförmig aussieht. Wie lautet der Fachbegriff für die Gemischart, bei welcher zwei Feststoffe in der beschriebenen Art gemischt worden sind? 1 P b) Ist das Gemisch in 2.a) homo- oder heterogen? Erklären Sie Ihre Antwort in einem Satz 1.5 P c) Wie würden Sie das Gemisch trennen, bis Sie die beiden Komponenten Glas und Kochsalz wieder in reiner Form in zwei verschiedenen Gefässen vorliegen haben? Wir gehen davon aus, dass die Korngrösse der beiden Stoffe identisch ist. Erklären Sie Ihr Vorgehen Schritt für Schritt und geben Sie jedes Mal an, wo sich die Komponenten gerade befinden bzw. in welchem Zustand sie gerade vorliegen. Geben Sie bei jedem Schritt an, welche Unterschiede zwischen den vorhandenen Stoffen Sie dabei ausnützen. 4 P d) Wie lautet der Fachausdruck für die von Ihnen vorgeschlagene Trennmethode? 1 P Seite 3 von 12

4 P Zeichnen Sie von folgenden Atomsorten jeweils ein einzelnes Atom in den unten genannten Modell-Darstellungen und beschriften Sie die gezeichneten Bestandteile. Achtung: gezeichnete, aber nicht beschriftete Bestandteile werden nicht bewertet; für gezeichnete Bestandteile, die im entsprechenden Modell nicht vorgesehen sind (auch unbeschriftete), erhalten Sie Abzug. a) Fluoratom als Kern-Hülle-Modell (= Rutherfordsches Atommodell) b) Schwefelatom als Schalenmodell (Bohrsches Atommodell) c) Stickstoff als Kimball-Modell (= Kugelwolkenmodell) d) Phosphor als Lewis-Formel (= Strich-Punkt-Formel ). Seite 4 von 12

5 4. Modelle, Bindungslehre a) Erklären Sie mit Ihren Worten, wie aus den Elementen ein Salz entsteht. Nehmen Sie dazu ein konkretes Beispiel mit Elementen aus den ersten drei Perioden des Periodensystems. 3 P b) Zeichnen Sie Ihr Beispiel aus 4.a) mit Hilfe eines geeigneten und in der Chemie gebräuchlichen Modells (siehe Aufgabe 3) und zwar die Situation vor UND nach der Reaktion. 3 P c) Erklären Sie mit Ihren Worten, wie aus den Elementen ein Molekül entsteht. Nehmen Sie dazu ein konkretes Beispiel mit zwei Elementen aus den ersten drei Perioden des Periodensystems. d) Zeichnen Sie Ihr konkretes Beispiel aus 4.c) mit Hilfe eines geeigneten und in der Chemie gebräuchlichen Modells (siehe Aufgabe 3) und zwar die Situation vor UND nach der Reaktion. Seite 5 von 12

6 5. a) Chemisches Rechnen Wenn Vanadiumoxid (V 2 5 ) mit Aluminium reagiert, entstehen elementares Vanadium und Aluminiumoxid: 3.5 P 3 V Al 6 V + 5 Al 2 3 Es sollen 200 kg elementares Vanadium gewonnen werden. Wieviel kg Vanadiumoxid werden nötig sein? Geben Sie bitte alle Berechnungen inkl. Einheiten nachvollziehbar an. b) Zu 150 ml einer Kochsalzlösung mit Konzentration 0.02 werden 80 ml reines Wasser l zugegeben. Welche Konzentration hat die Lösung nach dieser Verdünnung? 3 P Seite 6 von 12

7 6. Reaktionsgleichungen Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen zu folgenden Vorgängen: a) Wird Thiophen (C 4 H 4 S) an der Luft verbrannt, entstehen Kohlendioxid, Wasser und Schwefeldioxid (S 2 ) b) Wird Aluminium mit Salzsäuregas (HCl) behandelt, entstehen Aluminiumchlorid (Formel selber überlegen) und ein brennbares Gas. c) Aluminiumsulfid (die Verbindung aus Aluminium und Schwefel, Formel selber überlegen) reagiert mit Wasser zu Schwefelwasserstoff (einfachste Verbindung aus Schwefel und Wasserstoff, Formel selber überlegen) und Aluminiumhydroxid (Al 3 H 3 ). 7. Chemisches Gleichgewicht Ein Reaktionssystem befinde sich im Gleichgewicht. Was lässt sich aussagen über a).die Reaktionsgeschwindigkeiten der Hin- und der Rückreaktion? 1 P b) den Verlauf der Konzentration der Ausgangsstoffe? 1 P c) Calciumcarbonat zersetzt sich in einer endothermen Reaktion in Calciumoxid und Kohlendioxid. Wird die Reaktion in einem geschlossenen System ausgeführt, stellt sich ein Gleichgewicht ein. Schreiben Sie die Reaktionsgleichung zu dieser Reaktion. d) Machen Sie zwei verschiedene Vorschläge, wie das Gleichgewicht beeinflusst werden könnte, um die Produktion von Calciumoxid zu steigern, ohne dass mehr Calciumcarbonat eingesetzt werden muss. Seite 7 von 12

8 8. Säure-Base-Chemie a) xalsäure ist eine organische Säure. Was ist zu erwarten, wenn xalsäure in Wasser gegeben wird? Zeichnen Sie die Reaktion mit allen beteiligten Stoffen vor und nach der Reaktion. C C 4 P H xalsäure H b) Wie unterscheidet sich das Verhalten einer starken von einer schwachen Säure bezüglich Reaktion mit Wasser? Argumentieren Sie mit dem (chemischen) Gleichgewicht. c) Was bedeutet ein tiefer ph-wert? Verwenden Sie bei der Erklärung den Ausdruck Konzentration. 1 P d) Ein Student versucht verzweifelt, den ph-wert von 100 % Essigsäure zu messen. Das ph-meter gibt aber keine vernünftigen Werte an. Erklären Sie ihm, was dahintersteckt. 1 P Seite 8 von 12

9 9. Redox a) Wenn eine Kochsalzlösung mit einer Silberfluoridlösung gemischt wird, entsteht augenblicklich ein Niederschlag. Dabei spielt sich folgende Reaktion ab: 1P NaCl (aq) + AgF (aq) AgCl (s) + NaF (aq) (aq) steht für in wässriger Lösung ; (s) steht für ungelösten Feststoff. Ist die Reaktion eine Redox-Reaktion oder nicht? Erklären Sie Ihre Entscheidung in 1 Satz, sodass klar wird, woran Sie dies erkennen konnten. b) Wird Wasserstoff mit Chlor im richtigen Verhältnis gemischt, entsteht Chlorknallgas, welches explosionsartig zu gasförmigem HCl reagiert. Dabei spielt sich folgende Reaktion ab: H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) (g) steht für gasförmig. Ist die Reaktion eine Redox-Reaktion oder nicht? Erklären Sie Ihre Entscheidung in 1 Satz, sodass klar wird, woran Sie dies erkennen konnten. 1P c) Wenn Aluminiumpulver und Schwefelpulver miteinander gemischt und entzündet werden, entsteht in einer Redox-Reaktion ein weisser, kristalliner Feststoff. Schreiben Sie die Reaktion als Reaktionsgleichung. 2P d) Welche Atomsorte wurde bei dieser Reaktion oxidiert? 1P e) Welcher Stoff spielte die Rolle des xidationsmittels? 1P f) Auf Kohlendioxid-Feuerlöschern steht, dass sie sich zum Löschen von Öl-, Benzin- und Gasbränden eignen, gegen Metallbrände aber nicht eingesetzt werden dürfen. Ein Laborant versucht - trotz allen Warnungen - brennendes Kalium mit Kohlendioxid zu löschen. bwohl das Kohlendioxid die Luft gänzlich verdrängt, brennt das Kalium in Kontakt mit Kohlendioxid weiter! Bei der nachträglichen Untersuchung des Brandes wurden als einzige Reaktionsprodukte ein weisser und ein schwarzer Feststoff gefunden. Andere Produkte konnten ausgeschlossen werden. Welche Reaktion hat sich während der vermeintlichen Löschaktion abgespielt? Beschreiben Sie den Vorgang als Reaktionsgleichung. 2P g) Welche Atomsorte wurde bei dieser Reaktion reduziert? 1P h) Welcher Stoff diente als Reduktionsmittel? 1P Seite 9 von 12

10 10. rganische Chemie 4P Was für Schlussfolgerungen über den Bau einer organischen Verbindung können Sie ziehen, wenn ihr systematischer Name mit - an endet? (2 Aspekte) b) mit - trienol endet? (2 Aspekte) c) mit -dion endet? Seite 10 von 12

11 11. Vervollständigen Sie folgende Tabelle. Falls mehrere Isomere möglich sind, reicht eine Variante: Art der Verbindung (Alkan, Al- Systematischer Name Summenformel Skelettformel ken, Alkin, Alkohol, etc.) nach IUPAC a) C 3 H 6 2 Carbonsäure b) 3,3-Dimethyl-1- buten c) C 4 H 8 Keton d) H H H H e) C 3 H 6 2 (Carbonsäure-) Ester f) 2.5 P CH 2 2 Seite 11 von 12

12 12. Im Bild unten ist ein Molekül eines Speiseöls abgebildet. a) 1P Rahmen Sie in der Darstellung oben die funktionellen Gruppen ein und benennen Sie diese. b) 2P Das Öl in Aufgabenteil 12.a) kann aus relativ einfachen Ausgangsstoffen hergestellt werden. Zeichnen Sie die Ausgangsstoffe. c) 2P Um aus dem Speiseöl in Aufgabenteil 12a) Margarine herzustellen, wird das Öl in einem chemischen Verfahren gehärtet. Dabei reagiert das Öl über eine Additionsreaktion mit elementarem Wasserstoff. Zeichnen Sie im Leerfeld unten das Reaktionsprodukt. Seite 12 von 12